این روش اندازه گیری به عنوان یکی از روش های قدیمی مطرح بود و امروزه هنوز هم در پایانه‌های صدور نفت خام کاربرد دارد. طرز کار دستگاه مبتنی بر تکنیک حجمی به گونه‌ای است که با نمونه گیری مکرر از جریان و تکرار پریود یک نمونه برداری از حجم سیال مستقیماً میزان جریان سیال اندازه گیری می شود. از جمع کردن حجم این پیمانه ها یا شمردن تعداد پیمانه ها به عنوان واحد حجم، میزان واقعی جریان سیال به طور مستقیم به دست می آید.
خروجی این گونه دستگاه ها می تواند به صورت رقم روی شمارنده و به عنوان میزان کمیت نمایش داده شود و یا اینکه در خروجی دستگاه به صورت سیگنال الکترونیکی قرار گرفته و کاربرد کنترلی داشته باشد. یکی از کاربردهای متداول این روش کنتور آب و کنتور در خروجی تلمبه نازل بنزین میباشد. می توان مدعی شد که این تکنیک، تنها روشی که است که به کمک آن می توان به طور مستقیم حجم واقعی سیال را اندازه گیری نمود. انرژی لازم جهت گردش چرخ دنده ها، پیمانه یا پیستون ها و دیگر ادوات متحرک در این دستگاه از فشار موجود در خط لوله تامین میشود، لذا از این نمونه دستگاهها، ادوات بسیاری را می‌توان یافت که برای نمایش میزان جریان سیال یا نمایش حجم سیال منتقل شده روی شمارنده نیاز به منبع تغذیه خارجی ندارد. از جانب دیگر طراحی این نوع از دستگاهها به گونه‌ای است که فقط دارای کاربرد در اندازه گیری جریان در یک جهت می باشد.
این دستگاه از معدود دستگاه‌هایی است که با افزایش چسبندگی سیال دقت دستگاه کاهش نمی یابد. اما توجه به این نکته حائز اهمیت است که این دستگاهها غالباً برای سیال با میزان چسبندگی خاصی انتخاب، واسنجی و تنظیم می شود به بیان دیگر قابلیت ذکر شده این فرصت را به کاربر نمی دهد که یک دستگاه خاص را بتوانند برای تمام سیالات استفاده نمایید. تطابق میزان چسبندگی سیال با میزان چسبندگی در نظر گرفته شده هنگام واسنجی آن بسیار مهم و الزامی است. از دیگر ویژگی های دستگاههای پیمانه ای این است که با کاهش میزان جریان سیال دقت دستگاه نیز رو به بهبود خواهد شد(Turndown بسیار بالا). از طرفی استفاده از این دستگاه در سیالات حاوی ذرات جامع و یا سیالات با ویژگی سایندگی توصیه نمی شود. اینگونه سیالات باعث افزایش سایش بین قطعات متحرک، فرسودگی قطعات و کاهش دقت و صحت دستگاه در اثر افزایش نشتی خواهد شد.
با توجه به وجود قطعات متحرک در این دستگاه و برای افزایش عمر، دقت و صحت آن توجه به جنس قطعات دستگاه هنگام انتخاب بسیار مهم بوده و در زمان عملیات یا هنگام کار دستگاه نیز نباید از بازدیدهای برنامه‌ریزی شده دوره‌ای برای آن غافل شد
علاوه بر عنوان حجمی یا پیمانه ای به این روش اندازه گیری، جریان سنج جابجایی مثبت یا Positive Displacement Meter و یا PD Meter نیز گفته می شود. دستگاه های مبتنی بر تکنیک حجمی خود به چهار دسته تقسیم می شود.
- Rotating
- Reciprocating
- Nutating
- Oscillating
در یک تقسیم بندی دیگر و به طور عام اندازه گیری به روش پیمانه ای به دو گروه تقسیم بندی می شوند. با این تقسیم بندی نیز چهار گونه دستگاه فوق الذکر قابل تمایز و قابل تطبیق با دو روش کلی زیر خواهد بود.
- دستگاه های اندازه گیری حجمی دوار
- دستگاه های اندازه گیری حجمی رفت و برگشتی
مزایای PD Meter
استفاده از این نوع دستگاه اندازه گیری بالغ بر یکصد سال قدمت داشته و با توجه به مزایای زیر و سادگی طراحی، مورد اقبال استفاده کنندگان می باشد. در ایران از سال ۱۳۴۷ تا کنون از دستگاههای پیمانه ای در جزیره خارک و برای صدور نفت خام استفاده می شود و هنوز تعداد بسیار زیادی از این دستگاه ها در مناطق عملیاتی عسلویه، لاوان و خارک در سرویس می باشد. در این نوع از دستگاه ها هرچه میزان نشتی سیال از بین اجزای متحرک آن کمتر باشد در نهایت دقت اندازه گیری و درستی آن نیز مطلوب تر خواهد بود. لذا انتخاب مناسب و استفاده صحیح از دستگاه تضمین عملکرد صحیح آن خواهد بود. به هر روی مزایای ذیل به دستگاههای پیمانه ای منسوب است:
- دقت بالا در اندازه گیری و درستی بسیار مطلوب (0.1%) حتی دارای قابلیت اندازه گیری جریان سیال در اثر نشتی شیر های بالادستی
- Turndown بسیار خوب
- تکرار پذیری بالا
- عدم نیاز به حالت دهنده جریان به طور عام
- قابل استفاده در اندازه گیری جریان مایعات با گرانروی، چگالی و چسبندگی نسبتاً بالا مانند نفت خام
- با تغییر گرانروی و چسبندگی مواد دقت و صحت دستگاه تغییر زیادی نخواهد داشت ولی استفاده در اندازه گیری جریان سیالات با گرانروی یا چسبندگی غیر از آنچه در دیتا شیت آن قید شده است توصیه نمی شود و دستگاه نیاز به تعیین مجدد MF دارد
- عدم تاثیر پذیری درستی دستگاه از آشفتگی رژیم جریان سیال
- دارای کاربرد در مایعات رسانا و نارسانا
- عدم نیاز به منبع تغذیه در بعضی از کاربردهای خاص
- در دسترس بودن این دستگاهها با جنس قطعات بسیار متنوع و برای کاربردهای گوناگون
معایب PD Meter
اغلب معایب این دستگاه به دلیل داشتن قسمت های متحرک می باشد با این وجود سعی شده است این ضعف ها فهرست وار بیان گردد.
- غیر قابل استفاده در اندازه گیری جریان سیالات دوفازی یا سیالات دوغابی، در صورت وجود گاز یا بخار در سیال قطعات مکانیکی متحرک دستگاه آسیب جدی می‌بینند
- آسیب پذیری دستگاه در مقابل تلاطم زیاد و مداوم سیال
- آسیب پذیری دستگاه در مقابل توقف یا شوک ناگهانی در اثر به جریان درآمدن سیار
- نیاز به جداسازی حباب های هوا از سیال قبل از ورود به دستگاه
- ایجاد افت فشار بیش از حد معمول در خط لوله
- به دلیل وجود ادواتی همچون جداسازی هوا یا فیلتر در بالادست دستگاه اندازه‌گیری، افزایش چگالی مایع و یا افزایش جریان سیال، افت فشار بیشتری در دستگاه را خواهیم داشت
- آسیب پذیری دستگاه در مقابل زنگ زدگی و ساییدگی و کاهش دقت دستگاه بعد از مدتی کار کردن با توجه به داشتن قسمت های متحرک
- نیاز به بازبینی دوره ای واسنجی مرتب و به موقع
- در بعضی از طراحی ها یا بعضی کاربرد های حساس استفاده از این دستگاه باعث ایجاد نوسان در جریان سیال خروجی میشود
- نسبت به دیگر تکنیک ها ابعاد دستگاه در این روش بزرگتر از ابعاد در روش های دیگر و با سایز مشابه می باشد
- محدودیت در پذیرش تغییرات دما و فشار سیال، به دلیل تاثیر روی قطعات متحرک و عملکرد دستگاه
- هزینه تعمیرات گران از نظر تعویض قطعه و تعدد دفعات نیاز به تعمیرات و واسنجی
- قیمت نسبتاً گران دستگاه نسبت به دیگر روش ها به ویژه در اندازه های بزرگ
- یک جهته بودن جریان سیال در دستگاه
- با بروز ایراد فنی در قطعات متحرک دستگاه ضمن از دست دادن اندازه‌گیری باعث مسدود شدن مسیر جریان نیز خواهد شد
- در صورتی که فشار خروجی دستگاه به یکباره کاهش یابد امکان ایجاد یخ زدگی در دستگاه برای بعضی از کاربرد ها وجود دارد.
